Дослідження протикорозійних властивостей електрометалізаційних алюмінієвих покриттів

 

1.1 Фізичні властивості алюмінію

1.2 Добування алюмінію

1.3 Порошки алюмінію

1.4 Застосування алюмінію

2.1 Підготовка поверхні виробів перед нанесенням покриттів

2.2 Знежирення

2.3 Травлення

2.4 Пасивування

3.1 Корозійна тривкість алюмінію

3.2 Корозія алюмінію у водних середовищах 

3.2.1 Прісна вода

3.2.2 Морська вода

3.3 Контактна корозія

3.4 Атмосферна корозія алюмінію

3.5 Корозія алюмінію в кислотах

5.1 Корозійна тривкість металізаційного алюмінієвого захисного покриття

5.2 Електрохімічні дослідження алюмінієвих покриттів

 

 

Корозія – це процес руйнування металів унаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх із корозивним середовищем. Корозія призводить до значних збитків у всіх промислово розвинених країнах. Втрати від корозії складаються з вартості виготовлених металевих виробів (конструкцій), що стають непридатними у виробництві в результаті корозії, і незворотніх втрат металу у вигляді продуктів корозії. З розвитком промислового потенціалу у всіх країнах темп зростання корозійних втрат став перевищувати темп зростання металофонду. Це обумовлено двома основними причинами: 

1) зміною структури використання металу;

2) значним підвищенням агресивності атмосфери і природних вод унаслідок забруднення їх промисловими викидами.

Електрохімічна корозія – це процес мимовільного руйнування металевих матеріалів унаслідок електрохімічної взаємодії їх з навколишнім середовищем, при якій іонізація атомів металу і відновлення окисного компонента корозивного середовища проходять не в одному акті, а їх швидкості залежать від величин електродного потенціалу металу, що кородує. Електрохімічні процеси – це сукупність двох процесів – анодного і катодного:

•анодна реакція – іонізація металу: Ме → Men+ + nē ;

•катодна  реакція – процес відновлення окисного компонента корозійного середовища  Ox + nē → Red 

Алюміній використовується як захисне покриття для заліза і сталі, а також для деяких високо- і середньо- міцних алюмінієвих сплавів. У деяких випадках оптимальний захист досягається при використанні алюмінієвих сплавів для протекторних покриттів. Алюміній застосовують також як декоративне покриття металевих і неметалевих поверхонь. Існує кілька методів нанесення алюмінієвих покриттів, і вибір методу залежить значною мірою від того, які функції в основному має виконувати покриття - захисні чи декоративні.

Алюмінієве покриття має низку цінних властивостей: відзначається пластичністю, механічною міцністю, високою корозійною тривкісю. Не руйнуючи алюмінієвого покриття, таку сталь можна витягувати, штампувати, пресувати.

Нанесення алюмінієвих покриттів здійснюється в різних цілях: для захисту від корозії, створення різних екранів з декоративними цілями і рідше для відновлення розмірів та усунення ливарних дефектів. 

Незважаючи на малі енергетичні затрати (t =200оС), нанесення алюмінієвих покриттів за низькотемпературного електролізу супроводжується певними складнощама: не завжди вдається досягти доброї адгезії, великих товщин і струкутири покриття. Для покращення адгезії, а також збільшення товщини покрить використовують неорганічні додатки: цинку, хрому, титану хлориди (до 0,4%). Поверхнево-активні органічні речовини спричиняють катодну поляризацію, що сприяє утворенню дрібнокристалічного непоруватого покриття. Так, введення карбаміду 0,1 моль % дає змогу одержати гладке покриття завтовшки до 60 мкм на різних основах. 

Нанесення захисних металевих покриттів – один із найпоширеніших методів боротьби з корозією. 

 

 

Алюміній (Al) —  хімічний елемент III групи періодичної системи, його атомний номер 13, відносна атомна маса 26,9815. В природі існує єдиний стабільний ізотоп 27Al. Третій за вмістом елемент (і найпоширеніший метал) земної кори (після кисню і кремнію). На його частку припадає 8% маси земної кори. Основна маса його зосереджена в алюмосилікатах — сполуках Алюмінію з Силіцієм. Продуктом руйнування цих гірських порід є глина, а з інших мінералів, утворених Алюмінієм, найбільше значення мають боксит, корунд, і кріоліт. Вперше чистий алюміній був отриманий Велером у 1827 році при взаємодії алюміній хлориду з металевим калієм. Однак, незважаючи на широку поширеність у природі, до кінця XIX століття алюміній належав до числа рідкісних металів. Сьогодні у промисловості алюміній одержують електролізом глинозему Аl203, у розплавленому кріоліті.

У періодичній системі Менделєєва Алюміній знаходиться в третьому  періоді, у головній підгрупі третьої групи Заряд ядра +13 . Найбільш характерний ступінь окиснювання атома Алюмінію +3. Негативний ступінь окиснювання проявляється рідко. Електронна конфігурація атома Алюмінію:

1s2 2s22p63s2.

Алюміній - типовий амфотерний елемент, він утворює як аніонні, так і катіонні комплекси. У вигляді простої речовини алюміній - сріблясто-білий, досить щільний метал із густиною 2,7 г/см3 температурою плавлення 660 °С і температурою кипіння 2500 °С. Кристалічний алюміній має гранецентровану кубічну решітку. Характеризується високою тягучістю, високою тепло- електро-провідністю. З цим пов'язане його використання у виробництві електричних дротів, при однаковій електричній провідності алюмінієвий дріт удвічі легший за мідний. На повітрі алюміній вкривається найтоншою (0,00001 мм), але дуже щільною плівкою оксиду Аl203, що вберігає метал від подальшого окиснення і надає йому матового вигляду. Алюміній легко витягується в дріт і сплощується в тонкі листи. Алюмінієва фольга (завтовшки 0,005 мм) застосовується для упакуванняв в харчовій і фармацевтичній промисловості.